王震

【摘要】立足于能源资源禀赋的以煤为主的能源结构有效地支撑了我国经济的高速发展，但这种高碳化的能源结构导致一系列的生态环境问题。从全球能源演变过程来看，能源清洁低碳化利用是应对全球气候变化和构建和谐生态环境的必由之路。本文在对全球能源发展趋势和中国加快能源转型升级必要性分析的基础上，重点研究了实现能源清洁化利用的战略路径，即需要在调整优化产业结构、控制能源消费总量、优化能源消费结构等多个方面共同发力。大力发展非化石能源是战略性选择，而通过体制改革和政策支持充分发挥天然气在现代能源体系中的主体能源作用是中国能源清洁低碳化利用的现实选择。

【关键词】能源转型 清洁 低碳 天然气 非化石能源

【中图分类号】 F206 【文献标识码】A

【DOI】10.16619/j.cnki.rmltxsqy.2016.23.006

面对全球能源供需格局的新变化、国际能源发展的新趋势，习近平总书记在2014年6月中央财经领导小组第六次会议上要求必须推动能源生产和消费革命。事实上，伴随着新一轮工业革命的兴起，能源互联网技术、分布式能源或区块链技术去中心化趋势正在驱动全球能源转型。习近平总书记提出的“四个革命“和”一个合作”就是要为实现可获得、可承受并与环境和谐的我国能源安全提供保障，确保可持续发展。今年杭州G20峰会期间，作为全球最大的两个碳排放国家，中国和美国的元首均向联合国秘书长潘基文交存了《巴黎协定》批准文书。目前已有74个国家正式批准了气候变化《巴黎协定》，这些国家的温室气体排放量占全球总量的58.82%，满足了生效条件，《巴黎协定》按规定于11月4日正式生效。我国作为世界上最大的能源消费国、最大的碳排放国和第二大经济体，应大力发展非化石能源，加快天然气产业发展。推进能源清洁低碳化利用不仅是大国应尽的国际社会责任和义务，更是构建生态文明和建立环境友好型社会的基础和保障。

能源清洁低碳化利用是当今全球发展的必然选择

迄今为止，能源领域共发生了三次革命：第一次发生在40万年前，以火的发现和使用为标志；第二次发生在18世纪的英国，以煤炭的大规模使用为标志；第三次能源革命开始于20世纪初，主要标志是电和内燃机的使用，代表着能源利用进入了以电力和石油为主要能源的时代。以煤和石油为代表的化石能源推动了第二、第三次能源革命，而近年来天然气、新能源的兴起，促使新一轮能源革命拉开序幕。不难发现，从煤到石油到天然气再到新能源，全球能源利用演变的趋势集中体现在能源的清洁低碳化。清洁化、低碳化已经成为能源革命的主旋律，见图1。

纵观发达国家工业化历史进程，其能源结构由煤炭时代到油气时代的转型都经历了一个较长时期。英国作为资源禀赋丰富的第一个工业化大国，由于大量使用煤炭，在上世纪50年代遭遇严重雾霾。后来通过大力实施以气代煤、提高能效等政策，从1965年至1993年，完成了从煤炭时代到油气时代的能源结构转型，天然气在一次能源消费结构中占比由0%上升到26%，而煤炭占比则从60%下降到26%。美国作为全球最为强大的工业化大国，从上世纪初期煤炭在一次能源消费结构中的占比76%降至23%经历了55年，天然气占比则由5%提高至31%。日本是一个能源资源十分匮乏的国家，无论是煤炭还是油气都高度依赖国际市场。至1973年，日本完成了由煤炭到石油能源结构转型，遭遇七十年代第一次石油危机之后，日本加快实施能源结构多元化和能效提升战略，石油占比从最高点74%下降到50%以下，天然气占比提升至13%。

目前，面对新一轮工业革命和能源转型，发达国家凭借先发优势，纷纷制订能源转型战略，加快技术创新步伐，抢夺能源技术制高点，加速能源清洁低碳化利用。美国通过加大页岩气开发和发展可再生能源技术实现能源转型，近年来所制定的能源战略强调能源供应安全和保障经济的稳定增长，并在此基础上建立起了以开发页岩气为特色的“能源独立”发展战略。气电已超越煤电成为第一大电源，并在智能电网、生物质能、风能、核能技术方面处于全球领先地位，为其实现能源转型目标奠定了技术基础，2030年电力供应的20%由风电提供。英国政府先后发布了《英国低碳转型计划》《可再生能源路线图》《规划我们的电力未来：关于发展安全、价格适宜和低碳电力的白皮书》等能源转型战略，提出利用多种电力来源组合来为英国开创更环保、更清洁的能源发展道路。2015年末，英国关闭了最后一个煤矿，彻底结束了煤炭时代。日本提出了以能源多元化和提高能效为核心的能源转型战略，注重发展可再生能源、可燃冰等新型能源，加强与能源输出国的战略合作、大规模推广先进节能技术，并通过能源转型巩固其在储能、新能源汽车等领域技术优势。

从全球能源发展趋势来看，世界主流机构以及大能源公司最新的能源展望报告总体上认为随着人口增长和新兴经济体的发展，能源需求将继续上涨。《巴黎协定》付诸实施后，技术进步与政策支持将推动能源的高效利用，能源结构更加低碳清洁，能源利用效率不断提高。至2030年，非化石能源增长速度最快，年均达到6%以上。天然气在化石能源中增长速度最快，年均2%左右，在能源结构中上升到与石油、煤炭同等地位。从这些分析可以看出，能源清洁低碳化是全球发展大势，能源转型中非化石能源占比将逐步提高，而低碳的天然气扮演着由化石能源向非化石能源、高碳能源向无碳能源时代大转型的关键桥梁作用。

我国产业结构转型升级必然推动能源清洁低碳化利用

目前中国能源消费总量占全球的23%，2015年我国的能源消费增速为1.5%，不及过去十年平均水平5.3%的三分之一，是自1998年以来的最低水平。除全球经济增速放缓、我国步入经济发展的转型期、处在“新常态”等宏观经济层面的因素外，积极的能源政策实施也是造成我国能源消费水平和消费结构得以改善的重要原因。作为我国能源消费结构绝对主力的煤炭的占比在持续下降至历史最低水平，但仍然高达63%，其生产和消费量分别下降了2%和1.5%。其他化石能源中，石油的消费增长最快，达到6.3%，略高于其十年平均水平，而天然气消费增长率则远低于其十年平均水平，仅为4.7%。此外，可再生能源产能增长迅速，2015年全年增长达到了20.9%，其中太阳能、风能和水电的增长率分别为69.7%、28.9%和5%，增长最快的太阳能更是使我国超越美国和德国，成为世界上最大的太阳能发电国。得益于上述改进，我国的二氧化碳排放量实现了自1998年以来的首次负增长，尽管只降低了0.1%，但已远低于4.2%的十年平均增长率水平和0.1%的全球平均增长。虽然我国能源利用的清洁低碳化转型已取得部分成果，但由于资源禀赋、硬件基础、制度政策、市场化程度及固有产业结构等诸多约束条件的限制，包括天然气在内的多种清洁能源对能源转型的贡献仍然有限、且发展潜力巨大，对最终实现我国能源的清洁低碳化利用至关重要。

进入本世纪以来，以钢铁工业、冶金工业、能源化工等为代表的重工业得到迅速发展，工业销售产值不断攀升，重工业占工业总产值的比重居高不下，长期保持在60%以上，导致我国产业结构在整体上呈现出“重型化”特征。随着“新常态”下经济增长和需求增长的放缓，以钢铁、水泥、平板玻璃、电解铝、多晶硅等重工业为代表的多个行业产能过剩矛盾日益凸显。长期粗放式的经济增长模式，加上行业产能的过度扩张，我国能源、资源消耗居高不下。目前我国人口占全球总人口的20%左右，GDP仅占全球经济总量的13%左右，但铜、煤等主要工业原料的消耗量已多年位居世界第一，几乎接近全球一半的消费量。中国早在2009年超越美国成为全球第一大能源消费国。与之相反，中国能源利用效率却远远落后于德国、日本等发达国家，单位能源消费创造的GDP仅为德国、日本的50%左右。

产业结构升级与能源转型之间相互依存，产业结构的重型化引发了突出的能源与环境问题，如能源消费量持续攀升、以煤为主的能源消费结构、能源供给安全、过度的碳排放、空气污染等，并且面临的形势越来越严峻。推动产业结构的升级，已成为解决我国经济与环境问题的必然选择。目前，我国产业结构已经发生深刻调整，以农林牧渔为主的第一产业比重逐年下降，以服务业为主的第三产业的比重则不断攀升，目前已超过50%。根据世界银行统计数据，在全球最大的几个经济体中，美国、日本、德国、法国、英国第一产业的比重在1%左右，第三产业的比重在70%左右，美国、法国、英国更是在78%以上。与我国经济发展处在工业化阶段一致，第二产业比重仍然比较高。从能源结构看，我国仍处于“煤炭时代”，落后于英美等典型发达国家一个能源时代。面对碳排放峰值和改善大气环境的刚性约束，能源清洁低碳化利用战略是必然选择。

能源清洁低碳化利用的战略路径

当前，西方发达经济体正处于从油气时代向天然气加可再生能源时代的转型，而中国仍处于以煤炭为主的煤炭时代。在诸多矛盾叠加时期，如何加速能源的转型是我国“十三五”乃至未来较长时期的重要任务。中共中央十八届五中全会公报即提出，推动低碳循环发展，建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系。

大力推动产业结构升级。“重型化”是产业结构近年来的一个显著特征，不仅出现了电力、钢铁、水泥等高耗能行业严重的产能过剩问题，这也是导致一系列突出的能源与环境问题的根本原因所在。产业结构升级是产业结构高级化的一个过程，其本质是在特定的经济、资源条件下，按照一般的产业结构演进规律，不断提高产业结构层次和发展水平的一种经济活动。在此方面，发达国家产业结构演进的历史显示，产业结构升级不仅包含三次产业中向第三产业转移的共同趋势，也包含各个产业内部的高级化过程。具体来讲，中国一方面需要大力发展第三产业，推动三次产业向第三产业转移；另一方面，必须逐步推动各个产业内部的高级化。对于第二产业，逐步调整其内部结构，提高劳动生产率，促使第二产业由低级向高级、低附加值向高附加值转变，并加快制造业转型升级，强化工业制造领域的核心竞争优势；第三产业则要向现代服务业拓展，重点发展生产性服务业，加快现代服务业与先进制造业的深度融合。

必须控制能源消费总量。快速攀升的能源消费总量，尤其是以煤为主的化石能源消耗总量，是导致中国碳排放总量和增量高居世界第一的主要原因。控制能源消费总量，必须要设定能源消费的控制目标。《能源发展战略行动计划（2014～2020年）》指出，到2020年，一次能源消费总量控制在48亿吨标准煤左右，煤炭消费总量控制在42亿吨左右。在此目标下，根据能源的使用去向，有序开展能源消费总量的控制工作。首先，加快产业结构升级、淘汰落后产能等，从根源上解决能源消费的过快增长问题；其次，积极推进低碳技术研发，努力消除科技水平落后对“高碳”向“低碳”发展的制约；第三，完善能源价格机制、能源税费制度，充分发挥价格在调节能源消费总量中的作用。

必须优化能源消费结构。化石能源燃烧排放的二氧化碳，是造成气候变化的主要原因。以1吨标准煤为单位，煤炭的燃烧约排放2.66吨CO2，石油排放2.02吨CO2，天然气排放约1.47吨CO2，煤炭排放额约为天然气的1.8倍。从全生命周期发电碳排放来看，褐煤发电的碳排放是天然气发电的2倍左右、太阳能光伏的12倍、风能的40倍（见图2）。调整优化能源消费结构，需要综合考虑一国煤炭、石油、天然气等各种能源资源的禀赋，以及由此形成的经济发展对不同能源的偏好。鉴于目前我国以煤为主的能源消费结构短期内难以从根本上改变，根据《能源发展战略行动计划（2014～2020年）》，到2020年，非化石能源占一次能源消费比重达到15%，天然气比重达到10%以上。为实现此目标，煤炭清洁化利用是现实选择，大力发展非化石能源是战略性选择，石油作为动力燃料助理的地位中短期不会动摇，而天然气在我国能源清洁低碳化过程中将扮演桥梁作用。

大力发展非化石能源是我国能源清洁低碳化利用的战略性选择。非化石能源是指传统化石能源以外的各种能源形式，包括太阳能、风能、水能、地热能、生物质能和海洋能等可再生能源以及核能。相对于传统化石能源，非化石能源普遍具有污染小、储量大的特点，对于应对全球日益严重的环境污染问题和资源问题具有重要意义。无论是从西方发达国家能源结构转型的轨迹和经验来看，还是从我国客观现状和可持续发展目标出发，非化石能源产业的合理、快速发展都是实现能源清洁低碳化利用的战略性选择。非化石能源的主要供能方式是发电，有利于清洁能源利用的电力体制机制就非常关键，要通过进一步完善电力系统体制机制来推动电力绿色化、智能化、市场化。光伏产业在“十三五”期间将继续保持较快发展，但方向应重点放在扩大分布式规模，并着重提高转换效率、降低成本，提高全产业链竞争力，与此同时逐步降低补贴水平，真正实现该产业的市场化。风电产业要优先进行相关政策的调整落实，解决补贴资金、弃风限电的问题，并着重推动技术进步，降低风电成本并简化其市场准入等。大型基地建设将成为水电产业发展的重点，早在2014年5月，国务院常务会议决定提出“十三五”期间加快推进纳入规划的172项重大水利工程建设。随着适宜大型水利项目建设区域的逐渐减少，水电产业发展的空间和环境压力将逐渐增大，中小型水电站灵活、且能兼具调峰储能功能的优势将得以凸显。“十三五”期间核能安全的要求将进一步提高，在保证技术装备水平和安全应对能力提高的同时将大力发展核电产业。除此之外，地热能、海洋能、生物质能，以及垃圾、废热等领域的技术完善和产业化、市场化工作也应大力推进，真正实现清洁能源和传统化石能源互补、健康发展，并逐步实现我国能源的清洁低碳化利用。

充分发挥天然气在构建我国现代能源体系中的主体能源作用

我国天然气行业正处于“爬坡期”，全球主要能源机构和跨国石油公司都认为天然气在未来几十年是增长最快的化石能源。预计到2030年在世界能源结构中上升到与石油、煤炭同等地位，到2050年将成为第一大能源。未来，我国天然气行业发展潜力巨大，关键是如何做到标本兼治，扩大天然气利用。

从供给侧来看天然气发展具有巨大潜力。从供给侧来看，天然气行业要为用户提供5个A，即“可获得（Availability）、运得到（Accessibility）、用得稳（Assurance）、买得起（Affordability）、有责任（Accountability）”的商品。

“可获得”是指天然气供应能力充足，预计到2020年进口气能力可达到1430亿立方米，其中管道气约830亿立方米、LNG约600亿立方米；到2020年、2030年我国天然气供应能力预计可达4000亿立方米、6500亿立方米左右，天然气资源基础是可落实的，供应是有保障的。

“运得到”是指广泛高效的天然气管网是拓展天然气市场的关键。我国目前初步形成了以西气东输系统、陕京系统、川气东送、中贵线、中缅线等天然气管道主干线为骨架，其他联络线、省管网为补充的横跨东西、纵贯南北、连通境外的供气网络。干线管网总输气能力超过2000亿立方米/年，将有力保障我国天然气产业的快速发展。LNG接收站已投产12座，接收能力达4380万吨/年。

“用得稳”是指强大的储气调峰能力是保障供应安全和拓展下游用户的有力支撑。我国储气库建设滞后，造成调峰储备能力严重不足，形成夏季限产、冬季限供的尖锐矛盾，也直接影响天然气的安全稳定供应。国内18座已建储气库工作气量约55亿立方米、占全国天然气消费总量的2.8%，远低于国际平均水平的11%和发达国家15%以上的水平。

“买得起”是指有竞争力的价格是促进天然气市场发育的必要条件。供气环节过多，居民用气价格与工业用气价格倒挂，前几年为了应对“气荒”而在高油价下签订的LNG长贸协议价格高于当前的LNG现货价格，导致供气成本较高，降低了天然气的市场竞争力。

“有责任”是指天然气从开采、储运到利用的全产业链各环节要做到清洁，与环境友好。尽管与煤炭和石油相比，天然气更加清洁低碳，但仍然是化石能源。无论是作为工业燃料或用来发电、还是作为化工原料，天然气的利用也要做到低排放甚至零排放，满足环境保护的高标准。

从需求侧来看天然气发展具有巨大增长空间。从需求侧来看，随着天然气市场发展和消费规模的扩大，我国天然气利用领域也在不断拓展，增量主要在城镇燃气、燃气发电、工业燃料和天然气交通。

第一，天然气是城镇燃气领域的主导燃料，城市燃气保持了快速增长。2004～2014年用气人口年均增加2400万人，2012年用气人口超过LPG，城市燃气成为第一大生活燃料。2015城镇居民气化率达到40%，但仍远低于发达国家水平（美国90%、英国85%）；人均用气量23立方米，仅为美国和英国人均用气量的1/19和1/33（美国人均用气428立方米、英国752立方米），随着城镇化步伐加快和治理环境污染措施的加强，我国城镇燃气用气需求潜力巨大。

第二，燃气发电比例远低于世界平均水平，发电有望成为未来我国天然气增长的主要驱动力。2015年，我国发电用气294亿立方米，同比增长12.2%，发电用气需求快速增加。2015年我国气电装机0.66亿千瓦，占总装机规模的4.4%；气电发电量1658亿千瓦时，占全社会总发电量的3%，远低于世界约30%的平均水平。未来，在资源供应保障、燃机技术进步、环保要求高等多重因素促进下，天然气发电将成为我国天然气利用的主要方向，成为电源燃料结构的重要组成部分，气电的环保优势、在电网中的调峰安保作用将得到进一步发挥。到2020年，新建天然气调峰电厂、热电联产电厂、分布式能源项目装机规模总计0.85亿千瓦，总装机规模达到约1.5亿千瓦，天然气利用规模约1000亿立方米。

第三，在大气环境与能源总量刚性约束下，工业燃料中实施“气代煤”发展空间巨大。当前我国工业燃料用能以煤炭为主，2014年占比72.7%，天然气占比约9.8%，远低于英美占比40%～50%的水平。随着全国碳排放政策的落地，在国家大气污染防治行动计划等政策的驱动下，与燃煤工业锅炉/窑炉相比，“气代煤”的环保、技术优势明显，增长空间凸显。到“十二五”末，天然气占工业燃料能源消费量的15%，利用量达到1200～1300亿立方米。如果再考虑化工原料天然气利用量，总的工业领域用气量有望达到1400～1600亿立方米。

第四，天然气在公共交通运输领域具有竞争力。交通用气主要集中在汽车和船舶。2014年，天然气汽车保有量400万辆，占全部汽车保有量的2.6%；LNG船舶保有量64艘，仍处于示范试点阶段。车船“气代油”主要替代的是汽油、柴油、燃料油，从全生命周期看能源利用效率高、环保优势明显，燃气公交车、出租车的经济性较好，但面临电动汽车的激烈竞争，大力发展车船“气代油”需要气价与油价联动、环保驱动、享受与电动车同等政策补贴。车船用天然气利用规模500～600亿立方米。

尽管从目前来看，实现天然气大规模利用挑战艰巨，难度很大。但如果“大气污染防治行动计划”执行到位，“气代煤”政策有效落实，预计到2020年天然气潜在需求可能达到3500亿立方米以上，在城市燃气、工业燃料、发电、交通及化工5大领域的占比分别为19%、35%、26%、13%和7%；到2030年天然气潜在需求接近6000亿立方米，而同期规划的供应能力分别为4000亿立方米、6500亿立方米；天然气市场需求增量主要集中在城市燃气、工业燃料、天然气发电三个领域。

我国天然气行业体制改革将为天然气上升为主体能源提供保障。全球范围内的天然气“黄金时代”正在来临，我国天然气产业进入快速发展的波动期，亟需抓住当前全球天然气市场格局调整和我国深化油气行业改革的契机，中长期内推动全产业链改革，中短期内调整完善相关支持政策，促进天然气产业大发展。可以说，行业改革与政策支持是促进天然气行业发展的“左膀右臂”。

从中长期看，要坚定不移地推进天然气全产业链体制改革。通过改革，促进各种经济成分最大程度地公平参与天然气相关环节，逐步消除私有资本进入的行业壁垒，提高资源占有、机会获取的公平性；营造公平、合规经营的环境，实现天然气行业的快速发展。第一，逐步改革天然气矿权管理制度。第二，分步实施天然气管网“网运分开”。第三，协调推进天然气进口，合理利用全球低价资源。第四，完善天然气价格机制，提升竞争力。

从中短期看，加强政策支持与协调刻不容缓。我们应鼓励加大国产气勘探开发，对页岩气、煤层气继续实施支持政策，对致密气开发给予相应的财政补贴，保障供应安全。可探讨在京津冀及周边、长三角、珠三角、东北等地区为重点，设立区域“禁煤区”，加快燃煤锅炉和窑炉的天然气替代，燃煤电厂中具备条件的由天然气替代。鼓励发展天然气调峰发电和冷电热三联供。完善交通领域天然气利用技术标准，加强加注站规划建设，积极发展以天然气为燃料的交通工具，加快我国重型燃机、第五代天然气发动机和大型LNG船用发动机科技攻关，促进国产化进程，降低购置和运营成本。综合运用PPP等创新投融资方式，对天然气管道、储气库等网络设施建设给予投融资和税费等方面的政策支持，鼓励各类资本参与燃气电厂、天然气车船开发及加注设施建设等终端利用项目建设。实施重点领域财税支持：对进口气给予进口增值税全额先征后返，降低成本；向气代煤（锅炉/窑炉煤改气）和发电用户提供低息贷款，设立燃煤改造专项补贴资金，给予一定的设备置换补贴，节约的土地收益返还企业，用于支持燃料改造。

结论

清洁低碳化是全球发展的大势，西方发达经济体正处于从油气时代向天然气加可再生能源时代的转型，而中国仍处于以煤炭为主的煤炭时代。面对日益凸显的能源与环境问题，推动中国的能源转型，实现能源清洁低碳化利用，成为中国能源发展的重要任务，需要在调整优化产业结构、控制能源消费总量、改进能源消费结构等多个方面共同发力。天然气是推动我国能源清洁低碳化应用中最现实的过渡能源。当前我国天然气产业面临的最大挑战是发展问题。从供给侧来看，天然气资源基础有保障，全国干线管网已初具规模，但管道建设依然任重道远，调峰能力急需提升，定价机制的市场化仍需进一步破局。从需求侧来看，天然气市场需求增量主要集中在城镇燃气、工业燃料、天然气发电三个领域，一方面，依靠全产业链改革释放增长红利；另一方面调整完善相关支持政策，推动油气行业健康持续发展。同时，要充分考虑我国当前实际，实现新能源对传统化石能源的大范围替代尚不现实，充分发挥天然气在构建现代能源体系中的主体能源作用，与新能源协同、互补发展，共同推动我国的能源转型，实现能源清洁低碳化利用。

（作者感谢刘明明和赵林在论文形成过程中所给予的大力支持和帮助）

责 编∕杨昀贇